Los nanohusillos de dióxido de titanio dopados con vanadio encerrados en polietilenglicol (PEG) y utilizados en combinación con ondas de ultrasonido pueden matar las células cancerosas. Crédito:Liang Cheng
El ultrasonido se puede usar para tratar el cáncer cuando se usa en combinación con moléculas que sensibilizan el sistema a las ondas sonoras. Estos sonosensibilizadores generan especies tóxicas de oxígeno reactivo que atacan y destruyen las células tumorales.
En Reseñas de física aplicada , Científicos de la Universidad de Soochow en China informan sobre un nuevo tipo de sonosensibilizador basado en un dióxido de titanio dopado con vanadio, V-TiO2, que aumenta la cantidad de daño que el ultrasonido inflige a los tumores. Los estudios en ratones mostraron que el crecimiento tumoral se suprimió notablemente en comparación con un grupo de control.
Las moléculas orgánicas se han utilizado en el pasado como sensibilizadores, pero estos son inestables y pueden provocar fototoxicidad, donde la exposición a la luz puede producir erupciones o quemaduras solares extremas. Sensibilizadores inorgánicos a base de TiO 2 también se utilizan nanomateriales, pero estos no funcionan bien y pueden permanecer en el cuerpo durante períodos prolongados.
TiO 2 no funciona bien como sensibilizador, porque tiene una amplia banda prohibida en su estructura electrónica. Incluso cuando el ultrasonido elimina los electrones del TiO 2 nanopartículas, los electrones se recombinan rápidamente con las nanopartículas, Previniendo la generación de especies reactivas de oxígeno que podrían atacar las células tumorales.
Los investigadores se dieron cuenta de que podían evitar este efecto dopando con TiO 2 nanopartículas con el metal vanadio para formar husos de tamaño nanométrico.
"La banda prohibida de V-TiO 2 se reducen los nanohusillos, aumentar la eficiencia de la producción de especies reactivas de oxígeno activadas por ultrasonido en comparación con la del TiO puro 2 nanopartículas, "dijo el autor Liang Cheng.
El microambiente alrededor del tumor es clave para que el cáncer metastatice e invada otros tejidos, e importante para la forma en que funcionan la quimioterapia y otros tratamientos. El microambiente del tumor tiene un pH ácido pero también contiene una gran cantidad de peróxido de hidrógeno y una sustancia conocida como glutatión.
Los investigadores se dieron cuenta del V-TiO 2 Los husos actúan como pequeñas enzimas que catalizan procesos químicos en el microambiente. En presencia de ondas de ultrasonido, los husos permiten un ataque de dos frentes sobre el tumor:uno que involucra ondas de sonido, el otro, un tipo de quimioterapia que degrada el peróxido de hidrógeno y consume glutatión. Ambos efectos matan las células tumorales sin dañar el tejido sano.
Los investigadores llevaron a cabo un estudio cuidadoso utilizando controles tanto en células tumorales de cáncer de mama como en ratones infectados con estas células cancerosas. Además de las mediciones directas sobre el crecimiento tumoral, emplearon sondas fluorescentes para visualizar especies reactivas de oxígeno y glutatión durante el proceso.
"Vale la pena señalar que V-TiO 2 Los nanohusillos se excretan rápidamente del cuerpo. ", dijo Cheng." Esto ayuda a prevenir cualquier posible efecto de toxicidad a largo plazo ".
Los científicos también pudieron observar V-TiO 2 nanohusillos en el bazo y el hígado de los ratones y, más tarde, en las heces y la orina. No se observaron signos obvios de inflamación o daño de órganos, demostrando que estos sensibilizadores son seguros y eficaces.
